La manipulación de epileptiforme Electrocorticograms (ECoGs) y del sueño en ratas y ratones por acupuntura

El objetivo general de este procedimiento es evaluar la epilepsia, el sueño y los efectos de la acupuntura en un modelo animal. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neurociencia sobre cómo establecer la epilepsia, analizar el sueño y realizar la acupuntura en un modelo de animal pequeño. Las principales ventajas de esta técnica son que los electrodos cortical lateral y el miograma lateral en ese semestre se pueden implantar de forma rápida y sencilla mediante cirugía estereotáxica.

Quien demostrará este procedimiento será Yi-Jou Wu, un estudiante graduado de mis laboratorios. Después de confirmar la profundidad adecuada de la sedación por la falta de respuesta a un pellizco en el dedo del pie, aplique ungüento para los ojos a una rata Spregg Dolly de 250 a 350 gramos de seis a ocho semanas de edad del primer grupo. Use una maquinilla para quitar el vello de la parte superior del cráneo.

Desinfecte la piel con aplicaciones secuenciales de solución de yodo de povidona y etanol al 75 por ciento, seguidas de una inyección de antibióticos para prevenir infecciones. A continuación, monte al animal en una máquina estereotónica y luego coloque una barra para los oídos en el canal auditivo. Con un bisturí, haga una incisión caudal de aproximadamente dos centímetros en la línea media a lo largo del cráneo entre las orejas.

Luego, use hemostáticos para cortar los colgajos de piel, exponiendo el cráneo, y use un bisturí para extraer el tejido. Cuando el cráneo esté limpio, use una herramienta rotatoria para perforar ocho orificios de aproximadamente 0,7 milímetros de diámetro en los lóbulos frontal, parietal y occipital y el cerebelo en los hemisferios izquierdo y derecho del hueso expuesto. A continuación, atornille ocho electrodos de electrocorticograma en los orificios para la detección focal de la epilepsia.

En un grupo separado de ratas, perfore tres agujeros y coloque dos electrodos de electroencefalograma de tornillo sobre los lóbulos frontal y parietal derecho de las cortezas con las mismas coordenadas que en el primer grupo. A continuación, coloque un tercer electrodo de electroencefalograma sobre el cerebelo izquierdo para conectar a tierra al animal y reducir los artefactos de señal. Separe la piel y el músculo del cuello e inserte dos electrodos de electromiograma en el músculo del cuello.

Taladre otro orificio en el cráneo y coloque una cánula guía de microinyección en el núcleo central izquierdo de la amígdala. A continuación, perfora un agujero de 1,6 milímetros en el cráneo e inserta un termómetro calibrado de 30 kilovoltios en la superficie de la corteza parietal para controlar la temperatura cortical. Dirija los cables electrocortico y electrodo de electromiograma aislados a un pedestal.

Usando acrílico dental para cementar el pedestal, guíe la cánula hasta el cráneo y luego conecte el termómetro a la correa. Luego, trate la incisión tópicamente con polisporina para prevenir la infección y dé a los animales agua suplementada con ibuprofeno y penicilina G durante una semana después de la cirugía. Para inducir la epilepsia focal del lóbulo temporal, se utiliza una bomba de microinyección para administrar 0,5 microlitros de pilocarpina en el núcleo central izquierdo de la amígdala a través de la cánula guía de inyección a 0,2 microlitros por minuto.

Para inducir epilepsia generalizada con estado epiléptico recurrente, inyectar 300 miligramos por kilogramo de pilocarpina IP. Para la acupuntura, primero localice manualmente los puntos de acupuntura. Por ejemplo, los puntos de acupuntura del feng chi se encuentran a tres milímetros de distancia de la línea mediana posterior entre las orejas y el cuello. Después de confirmar una baja impedancia de la piel en los puntos de acupuntura de interés, inserte agujas de acero inoxidable en los puntos de acupuntura a una profundidad de dos milímetros.

Luego, usando un estimulador eléctrico funcional, administre un tren de 10 hercios de pulsos bifásicos de 150 milisegundos con una intensidad de un miliamperio a los puntos de acupuntura a través de la aguja. Aquí se muestra un electrocorticograma epileptiforme predominante adquirido a partir del electrodo del electrocorticograma en el lóbulo parietal del hemisferio izquierdo. Después de la administración de pilocarpina, se detectan actividades epilépticas raras del resto de los electrodos del electrocorticograma, lo que indica una inducción exitosa de la epilepsia del lóbulo temporal focal.

En cinco minutos, se producen efectos colinérgicos graves sobre el comportamiento, que aumentan gradualmente en gravedad hasta que se produce una convulsión generalizada en el electrocorticograma seguida de un evento de estado epiléptico. No se observan electrocorticogramas epileptiformes durante el período de oscuridad después de la primera inyección de tetrasol de pentileno, o durante el segundo período de oscuridad en un día libre para la inyección hasta la quinta inyección de tetrasol de pentileno, junto con epilepsia generalizada espontánea y recurrente. La vigilia exhibe un electromiograma de alta amplitud y una abundancia de actividad locomotora, con un aumento gradual de la temperatura cortical a medida que el estado de vigilancia transita desde el sueño no REM o REM hasta la vigilia.

El sueño no REM se caracteriza por electrocorticogramas sincronizados de alta amplitud y baja frecuencia, con una disminución gradual de la amplitud del electromiograma y ausencia de actividad locomotora, así como una disminución de la temperatura cortical a medida que el estado de vigilancia transita de la vigilia al sueño NREM. Durante el sueño REM, la onda del electrocorticograma se desincroniza con una amplitud reducida. La densidad de potencia predominante del electroencefalograma se produce dentro de la frecuencia theta.

La actividad del electromiograma es la más baja, se observa una contracción fásica del cuerpo y la temperatura cortical aumenta rápidamente. La administración de 100 hercios de electroacupuntura en los puntos de acupuntura bilaterales del feng chi exacerba los electrocorticogramas epileptiformes inducidos por pilocarpina, mientras que 10 hercios de electroacupuntura suprimen los electrocorticogramas epileptiformes. Además, la administración de pilocarpina en el núcleo central izquierdo de la amígdala también suprime el sueño no REM durante el período de luz del ciclo de luz/oscuridad de 12 horas.

100 hercios de electroacupuntura deterioran aún más la supresión inducida por pilocarpina del sueño no REM. Por el contrario, una electroacupuntura de 10 hercios en los puntos de acupuntura bilaterales del feng chi aumenta el sueño no REM per se durante el período de oscuridad y bloquea la reducción del sueño no REM inducida por la pilocarpina durante el período de luz. Una vez dominada, esta técnica se puede completar en una hora y media si se realiza correctamente.

Antes de intentar este procedimiento, es importante practicar la habilidad de la cirugía estereotáxica hasta la competencia. Tras su desarrollo, esta técnica allana el camino para que los investigadores del campo de la neurociencia exploren los efectos de la acupuntura en la epilepsia y los trastornos del sueño. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo implantar quirúrgicamente electrodos de electroencéfalo y electromiograma, una cánula guía y un semestre para evaluar los patrones de sueño y otros efectos de la acupuntura en la actividad cerebral.